	Aeronautica	Comunicatii	Constructii	Electronica	Navigatie	Pompieri
	Tehnica mecanica

Instalatii

Index » inginerie » » constructii » Instalatii
» Acordarea parametrilor regulatorului intr-un sistem de reglare automata a temperaturii

Acordarea parametrilor regulatorului intr-un sistem de reglare automata a temperaturii

FISA SUPORT 1.1. SRA pentru reglarea temperaturii

1.1.1. Actualizarea cunostintelor necesare parcurgerii temei

Temperatura este marimea care caracterizeaza starea de incalzire a unui corp. Masurarea temperaturii se face cu ajutorul termometrelor. Masurarea temperaturii este o problema legata de definirea acestei marimi cat si de utilizarea unor scari de temperatura adecvate metodelor practice de masurare.

Se lucreaza in general cu doua notiuni:

temperatura empirica (practica) - prin care se intelege un parametru termic care are proprietatea ca intrun sistem izolat format din mai multe corpuri in contact termic, conditia necesara si suficienta de echilibru este ca toate corpurile sa aiba aceeasi valoare a temperaturii;

temperatura absoluta (termodinamica) - prin care se intelege factorul de proportionalitate al schimbului de energie prin efect termic pentru fiecare corp dintrun sistem termodinamic.

Pentru masurarea temperaturilor se defineste o scara precisa cu valori stabile si reproductibile intre care sa fie stabilite relatiile de interpolare si care sa fie cat mai apropiata de Scara termodinamica de temperatura derivata din legile termodinamicii.

Unitatea de masura In Sistemul International (SI) este Kelvinul (K). Temperatura 0 K

este numita zero absolut si este punctul in care moleculele si atormiiau cea mai mica energie termica. Se mai folosesc alte doua scari de temperatura: scara Fahrenheit in Statele Unite si scara Celsius in tarile europene.

Relatiile de transformare a temperaturi exprimate in scarile Kelvin, Celsius si Fahrenheit sunt prezentate in tabelul 1.

Tabelul 1.

Transformare din	Transformare in	Formula
Celsius	Kelvin	K = ^oC + 273,15
Kelvin	Celsius	^oC = K - 273,15
Fahrenheit	Celsius	^oC = (^oF - 32) / 1,8
Celsius	Fahrenheit	^oF = ^oC x 1,8 + 32
Fahrenheit	Kelvin	K = (^oF + 459,67) / 1,8
Kelvin	Fahrenheit	^oF = 1,8 x K - 459,67

Masurarea electrica a temperaturii prezinta importanta in ceea ce priveste marimile termice, indirect putand fi folosita la masurarea debitelor, a presiunilor joase, a valorii efective a tensiunilor si curentilor.

Temperatura de masurat nu este identica cu temperatura masurata din cauza efectuarii unor schimburi de caldura intre mediu si traductor.

1.1.2. Reglarea temperaturii

Sistemele de reglare automata a temperaturii sunt printre cele mai utilizate atat in economie cat si in aplicatii casnice. Din punct de vedere al destinatie sistemele de reglare automata a temperaturii pot fi sisteme pentru instalatii frigorifice sau sisteme pentru instalatii de incalzire.

In multe situatii, schemele pentru masurarea temperaturii sunt incluse in bucle de reglare a temperaturii pentru incinte termostate. Daca incalzirea se face electric, nu este indicat ca alimentarea schemei de masurare sa se faca de la aceeasi sursa de putere ca si rezistorul de incalzire, deoarece pot apare cuplaje parazite importante, care maresc histerezisul temperaturii reglate. In acest caz este indicat ca alimentarea pentru incalzire sa se realizeze in curent alterenativ, iar alimentarea schemei de masurare in curent continuu.

In cele mai simple instalatii termice, schema bloc a unui sistem de reglare a temperaturii este cea din fig. 1.1.

Sistemele de reglare a temperaturii din instalatiile frigorifice sunt realizate, in majoritatea cazurilor, prin intermediul echipamentelor specializate cu actiune continua sau cu regulator bipozitional.

In instalatiile termice la care timpul mort este mare, este necesara utilizarea sistemelor de reglare cu regulator PID sau PI. In unele situatii, cand timpul mort este foarte mare (T_m > T), se impune utilizarea unor regulatoare speciale (cu actiune prin impulsuri).

Fig. 1.1. Schema bloc a unui sistem de reglare a temperaturii

Temperatura t din incinta 1 este realizata prin intermediul serpentinei 2, parcursa de agent termic (atunci cand t > t₀, unde t₀ este temperatura mediului ambiant) sau de agent de racire (atunci cand t < t₀). Daca temperatura t are tendinta sa creasca, regulatorul R comanda micsorarea sectiunii de trecere a organului de reglare - in cazul instalatiilor de incalzire - sau marirea sectiunii de trecere - in cazul instalatiilor frigorifice.

SUGESTII METODOLOGICE

Metode de predare:

Conversatia;

Demonstratie;

Documentare;

Descoperire dirijata;

Lucrari practice.

Evaluare:

Frontala;

Observare individuala;

Fise de evaluare;

Organizarea clasei: pe grupe de lucru

UNDE?

Laboratorul de automatizari;

Laboratorul de informatica;

Unitati economice - parteneri sociali.

CU CE?

Fise de lucru;

Fise de autoevaluare;

Folii transparente;

Fise de documentare;

Foi de catalog;

Aparatura de laborator;

Calculator (calculatoare);

Videoproiector;

Pentru punctul 1.1.1. se propune o informare si o verificare a notiunilor de termotehnica necesare realizarii unei lucrari de laborator cu tema "reglarea automata a temperaturii" - verificare care se poate realiza prin diverse metode didactice interactive.

Pentru punctul 1.1.2. se propune analiza unor scheme ce reprezinta sisteme de reglare automata a temperaturii (identificarea elementelor schemei, a marimilor din schema, a tipului de SRA reprezentat, etc.). Se poate lucra pe grupe de elevi care analizeaza aceeasi schema sau scheme diferite si prezinta concluziile analizei.

In unitatile economice partenere unde dotarea permite se pot efectua studii de caz pe diferite sisteme de reglare a temperaturii.

FISA SUPORT 1.2. Exemple de SRA de reglare a temperaturii, cu structura evoluata

1.Pentru obtinerea unor performante superioare la reglarea automata a temperaturii se poate adopta un sistem de reglare in cascada (Fig. 1.2).

Fig. 1.2. Reglarea automata a temperaturii

Bucla de reglare automata a temperaturii, continand traductorul de temperatura T_r1 si regulatorul R₁, include o bucla de reglare a debitului, formata din traductorul de debit T_r2, regulatorul R₂ si elementul de executie EE. Daca temperatura t tinde sa scada fata de valoarea prescrisa, regulatorul de temperatura R₁ impune o valoare prescrisa mai mare la regulatorul de debit R₂. Bucla de reglare interioara stabileste debitul la noua valoare prescrisa, astfel incat temperatura t creste, revenind la valoarea impusa. Sistemul de reglare in cascada reactioneaza foarte eficace la o perturbatie de tipul unei variatii a presiunii agentului termic la intrare.

Daca presiunea creste brusc, creste si debitul agentului termic, existand tendinta ca temperatura t sa creasca.

Cresterea debitului este sesizata de traductorul T_r2 si, in consecinta, regulatorul R₂ actioneaza imediat, dand comanda de micsorare a sectiunii de trecere a organului de reglare. Debitul este adus la valoarea impusa inainte ca temperatura din incinta sa aiba variatii importante.

2.Schema functionala a sistemului de reglare a temperaturii in cazul unui fier de calcat este redata in fig. 1.3.

Fig. 1.3. Sistem de reglare automata a temperaturii unui fier electric de calcat

Schema bloc a SRA cu schema functionala din figura 1.3. este prezentata in figura 1.4. Resortul de contact se comporta ca un comutator bipozitional, iar reglarea este bipozitionala.

Fig. 1.4. Schema bloc a SRA cu schema de functionala din figura 1.3

3.Schema sistemului de reglare a temperaturii la un cazan incalzit cu abur.

Fig. 1.5 Schema functionala a unui cazan incalzit cu abur.

Fig. 1.6 Schema bloc a cazanului incalzit cu abur din fgura 1.5.

Concluzii:

Regulatoarele folosite la reglarea temperaturii sunt de tip PI si PID. La regulatoarele PI se anuleaza eroarea stationara la intrare treapta, insa apare un suprareglaj mai mare decat la regulatorul P, si la o valoare mare a timpului tranzitoriu t_r.

SUGESTII METODOLOGICE

Metode de predare:

Conversatia;

Demonstratie;

Descoperire dirijata;

Simulare coputerizata;

Lucrari practice;

Studiu de caz

Evaluare:

Frontala;

Observare individuala;

Fise de evaluare;

Referat de laborator;

Miniproiect.

Organizarea clasei: pe grupe de lucru

UNDE?

Laboratorul de automatizari;

Laboratorul de informatica;

Unitati economice - parteneri de practica.

CU CE?

Fise de lucru;

Fise de autoevaluare;

Folii transparente;

Fise de documentare;

Foi de catalog;

Aparatura de laborator;

Calculator (calculatoare);

Videoproiector;

Softuri de simulare.

Lucrarile practice pot fi executate fie la partenerii economici fie in laboratorul de automatizari. Daca exista platforme de lucru specializate se vor urmari instructiunile de lucru ale respectivelor platforme si se va incuraja creativitatea elevilor pentru elaborarea de scheme noi. Daca dotatea permite se pot realiza scheme de SRA pentru reglarea temperaturii prin simulare computerizata, daca nu se pot analiza sistemele accesibile in orice scoala (de exemplu -cazane de apa calda automatizate, puncte termice, sisteme automate de aer conditionat, etc.)

Politica de confidentialitate